CN104470737A - 用于车辆空调和制冷系统的包括发电机和电马达的组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种组件(1)，所述组件包括：-驱动压缩机(15)的柴油内燃机(3)；-带有永磁体的发电机(4)，内燃机通过滑轮-皮带系统驱动带有永磁体的发电机(4)的四极转子和轴(25)转动；-车辆空调或制冷系统的冷凝器和/或蒸发器的一个或多个电马达(8、9)，所述发电机直接给所述一个或多个电马达(8、9)供电，电马达的供电电压是发电机的输出电压；-辅助电马达(16)，用于在内燃机不驱动或不能驱动压缩机(15)时驱动压缩机(15)；-空调或制冷系统的冷凝器和/或蒸发器的电马达(8、9)的供电的切换装置(10)，所述切换装置能够从通过发电机(4)供电切换到通过外部电网(11)供电，所述切换装置(10)包括一个或多个能够控制从电网(11)给电马达供电的开关(12)。

Description

用于车辆空调和制冷系统的包括发电机和电马达的组件
技术领域
本发明涉及由包括内燃机和电力生产装置的组件生产电力，以便给一个或多个电马达供电。
背景技术
存在简化且便于驱动制冷或空调系统并降低电力生产装置成本的需求。
发明内容
本发明的目的特别在于满足该需求，并且因此其目标是一种组件，该组件包括：
-内燃机；
-其轴被内燃机驱动旋转的发电机；以及
-一个或多个电马达，尤其是车辆空调或制冷系统的电马达，发电机直接给所述一个或多个电马达供电，所述一个或多个电马达的供电电压是发电机的输出电压。
所述一个或多个电马达可以分别用于驱动风扇，并且作为冷凝器和/或蒸发器的马达。
根据本发明，每个马达直接与发电机连接，没有如电压调节器或逆变器之类的中间电子装置，这样可以降低组件的成本。因此，根据本发明的组件可以没有逆变器。不需通过连续总线为所述马达供电。
组件可以包括单一冷凝器，或者作为变型，包括多个冷凝器。例如组件可以包括两个冷凝器。组件可以包括单一蒸发器，或作为变型，包括多个蒸发器。组件可以例如包括两个蒸发器。
所述一个或多个马达可以是异步或同步马达。它们可以是三相的。它们可以是单速或双速马达，这样无论内燃机的速度如何都可以保持相似的通风性能。因此可以在内燃机的速度增加情况下限制吸收的功率。例如，内燃机的转速可以为1600rpm和2200rpm。
所述一个或多个马达优选是异步马达，所述异步马达的结构简单，使用可靠。因此，马达的终端的U/F比恒定，由于通过发电机供电，因此这是可能的。在内燃机的速度降落的情况下，电压也会降落，但U/F比保持恒定。在马达为双速马达的情况下，如果速度太低，可以改变联接，并转换到另一极上。
所述一个或多个马达可以没有永磁体，或作为变型，包括永磁体。
一个马达或至少一个马达可以包括四极或六极转子，这样可以以低的消耗功率低速运行。
所述一个或多个马达可以在它们的轴的每个自由端处包括风扇。
内燃机可以是柴油发动机。内燃机和电马达可以属于车辆的制冷或空调系统。内燃机可以与用于推进车辆的发动机不同。
发电机是同步发电机。
内燃机可以通过滑轮-皮带系统驱动发电机的轴。这种滑轮-皮带驱动可以把发电机的输出频率调节到内燃机的速度，以便可以使用能直接在电网上使用而不降低性能的风扇的电马达。例如，所述一个或多个马达可以设计为在230V和50Hz下运行，但也可在207V和45Hz下运行，这是因为可以将发电机驱动到每分钟1350转。如果内燃机的转速为每分钟1600转，皮带轮之间的比为1.125，则由于发电机的不引起任何滑动的同步结构，例如具有四极的发电机被驱动到每分钟1800转，并输送和电网一样的60Hz的输出电压。
因此，可以通过内燃机以选定的传动比来驱动发电机的转动，使发电机输送的频率与在车辆停止时用于给所述一个或多个马达供电的外部电网的频率相同。
发电机输送的频率可以通过公式f＝p*N/2π与发电机的转动频率N相关，其中p为极对的数量，N为rad/s。对于4极结构，f＝N/π，其中，p＝2。
发电机可以带有永磁体。发电机的转子可以包括永磁体，例如会聚磁通量的转子或具有埋入的磁体的转子。
组件可以包括可以把由发电机供电转换到由电网供电的所述一个或多个电马达供电的切换装置。在这种情况下，所述一个或多个马达直接与电网连接，且因此发电机被隔开。
切换装置可以设计为只能在车辆停止时启动，这样可以避免停车时内燃机运行引起的污染。所述切换装置可以包括可以控制从电网给所述一个或多个电马达供电的一个或多个开关。每个开关可以包括一个或多个电子部件。每个开关可以由任何适当的方式形成，例如借助一个或多个机电开关或半导体开关，如接触器、继电器、晶闸管、三端双向交流开关、IGBT或二极晶体管。
所述一个或多个马达可以在外部电网上运行，如230V和60Hz、或460V和60Hz、或400V和50Hz的电网。作为另一变型，所述一个或多个马达可以是多电压和多频马达。所述马达也可以在50Hz的电网上运行。因此，这些马达可以在全世界的电网上运行，这是因为所述马达可以适应于任何使用地点和当地电网的特征。
所述组件还可包括被内燃机机械驱动的压缩机。驱动可通过滑轮-皮带进行。所述组件至少在所述组件的正常运行模式下可以没有被电马达驱动的压缩机。
组件还可包括辅助电马达，用于在内燃机不驱动压缩机或不能驱动时压缩机时驱动压缩机。驱动也可通过滑轮-皮带进行。此辅助电马达可以通过电网供电。
作为变型或补充，所述组件可以包括由发电机供电的电压缩机。压缩机可以包括压缩机的电马达和被所述马达驱动的泵，这二者都位于密封区内。换句话说，组件可以包括密封压缩机。电压缩机可以通过发电机直接供电。电压缩机的供电电压可以是发电机的输出电压。
所述组件可以没有电池。
附图说明
阅读下面对本发明一些非限定实施例的详细描述，并参照以下附图可更好地了解本发明。
-图1示出根据本发明形成的装有电力生产装置的车载或非车载的组件的示意图；
-图2是一种实施变型的与图1类似的示图；
-图3是可在本发明中使用的发电机的立体图；
-图4和图5是沿图3的箭头IV和V的视图；
-图6是图3-5的发电机的转子的示意性的局部横截面；
-图6a是发电机的一种实施变型的转子的示意性的局部立体图；
-图7是发电机的一种实施变型的示意性的局部立体图；
-图8和图9分别是根据本发明的冷凝器和蒸发器的马达的示意性的局部立体图；
-图10示出发电机的输出电压相对于供应功率的变化；
-图11是一种实施变型的与图1类似的示图。
具体实施方式
图1示出组件1，该组件1一方面包括内燃机3，另一方面包括具有发电机4的电力产生装置2，可以通过内燃机3驱动发电机4的轴转动。例如组件1装在车辆上。在描述的例子中，内燃机是柴油发动机。
所述组件另外包括通过电力产生装置2供电的车辆空调或制冷系统的电马达。在描述的例子中，所述组件包括两个冷凝器马达8和一个蒸发器马达9。
电力产生装置2构造成使发电机直接给电马达供电，即电马达的供电电压是发电机4的输出电压。
在描述的例子中，所述组件另外包括冷凝器和蒸发器的所述一个或多个电马达供电的切换装置10，该切换装置10可以从由发电机供电切换到由外部电网11供电。切换装置10包括可以控制从电网11给电马达供电的开关12。
所述组件包括被内燃机2驱动的压缩机15。驱动可以通过滑轮-皮带进行。因此，所述组件可以没有电驱动的压缩机。
如图2所示，组件还可包括辅助电马达16，以便在内燃机没有或不能驱动压缩机时驱动压缩机15。驱动可以通过滑轮-皮带进行。所述辅助电马达可以由电网11供电。尽管存在辅助电马达16，但是组件在组件的正常运行模式下可以没有电驱动压缩机。
图3-6详细示出发电机4。发电机4可包括带有分布绕组的缠绕定子。转子可以带有永磁体或被(绕组)缠绕。在描述的例子中，发电机4包括有埋在极性表面20下的永磁体18的转子19，如图6所示。示出的转子包括四个极20。
发电机包括凸缘22，其使得位于发电机前的轴承23可以拆卸下来。
另外，内燃机3通过滑轮-皮带驱动发电机4的轴25，其可以将发电机的输出频率调节至内燃机的速度。内燃机3可以以不同的速度驱动发电机4。例如，当发电机的负荷小时，内燃机3的转速比较低，并且当发电机3的负荷增加时，内燃机3的速度可以增加。
图7所示是一种实施例，其中，发电机4包括有分布绕组的定子和包括埋入的永磁体和四个极的转子。例如此发电机在运行速度为1800rmp下的功率为3.5kVA。
发电机可以包括8个极，而不超出本发明的范围。
图8示出冷凝器的马达8的一种实施例。马达8在该示例中包括具有四个极的转子。
图9示出蒸发器的马达9的实施例。例如蒸发器在其轴的每个自由端9a包括风扇。
图10示出以Volts表示的发电机的输出电压相对于以Watts表示的供应功率的变化。曲线T表示理论值，曲线A表示用如图6所示的具有埋入的永磁体的发电机得到的值，曲线B为用图6a所示的具有粘在表面的永磁体的发电机得到的值。
在前面的描述中，压缩机15至少在组件的正常运行方式下被内燃机3驱动，否则的话，电压缩机15通过发电机4供电，那么也不超出本发明的范围。例如，图11示出包括直接由发电机4供电的电压缩机15，电压缩机的供电电压是发电机4的输出电压。
除非专门指出，表述“包括”应理解为“包括至少一个”的同义词。

Claims (6)

1.一种组件(1)，包括：
-柴油内燃机(3)，所述柴油内燃机(3)驱动压缩机(15)；
-带有永磁体的发电机(4)，内燃机通过滑轮-皮带系统驱动所述带有永磁体的发电机(4)的四极转子和轴(25)转动；
-车辆空调或制冷系统的冷凝器和/或蒸发器的一个或多个电马达(8、9)，所述发电机直接给所述电马达(8、9)供电，所述电马达的供电电压是所述发电机的输出电压；
-辅助电马达(16)，所述辅助电马达(16)用于在内燃机不驱动或不能驱动所述压缩机(15)时驱动所述压缩机(15)；
-所述空调或制冷系统的冷凝器和/或蒸发器的所述电马达(8、9)的供电的切换装置(10)，所述切换装置(10)能够从通过发电机(4)供电切换到通过外部电网(11)供电，所述切换装置(10)包括能够控制从电网(11)给所述电马达供电的一个或多个开关(12)。
2.根据前项权利要求所述的组件，所述内燃机(3)和所述电马达(8、9)属于车辆制冷或空调系统。
3.根据前项权利要求所述的组件，其中，所述电马达(8、9)用于驱动风扇，并且是冷凝器马达(8)和/或蒸发器马达(9)。
4.根据权利要求1-3之一所述组件，所述组件包括通过所述发电机(4)供电、尤其是通过所述发电机(4)直接供电的电压缩机(15)。
5.根据上述权利要求之任一项所述的组件，其中，所述一个或至少一个电马达(8)属于冷凝器，所述马达包括四极转子。
6.根据上述权利要求之任一项所述的组件，其中，所述一个或至少一个电马达(9)属于蒸发器。
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